[發明專利]一種高壓直流斷路器拓撲

有效

• 申請號: 201310646962.X
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103681039A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 朱晉;韋統振;肖立業
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01H9/54
• 分類號: H01H9/54
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種斷路器，具體涉及一種直流斷路拓撲。?

背景技術

快速直流斷路器是保證直流輸配電系統和直流電網系統穩定安全可靠運行的關鍵設備之一。與交流系統所不同的是，直流系統的電流并不存在自然過零點，因此直流系統中無法像交流系統一樣利用電流的自然過零點關斷，因此直流電流的開斷問題一直是一個值得研究的課題。?

目前開斷直流電流通常有兩種方式，第一種是純電力電子斷路器，如專利CN102870181A，利用大功率可關斷電力電子器件，直接分斷直流電流。利用這種原理制造的固態斷路器，在時間上雖然可以滿足多端柔性直流系統的要求，但在正常導通時的損耗過大，經濟性較差。?

第二種是混合斷路器技術，即在傳統的交流機械斷路器的基礎上，通過增加輔助的電力電子電路，投入限流電阻以降低短路電流或在開斷弧間隙的直流電流上疊加振蕩電流，利用電流過零時開斷電路。利用這種原理制造的混合式斷路器，其對機械開關有特殊要求，在分斷時間上較難滿足直流輸電系統的要求。?

西門子公司的專利（WO2013/093066A1）提出的一種混合斷路器技術，在主通路上串聯機械開關和電力電子全控器件，另一條旁路由電容組成，當檢測到故障電流時，主通路上電力電子全控器件斷開，機械開關也開始開斷，故障電流向旁路旁路電容充電，這種電路的旁路電容不能取值過小，否則機械開關尚未完全打開，若旁路電容在故障電流充電下電壓上升過快會超過機械開關和電力電子器件承受電壓等級。然而電容值取值大時，開斷速度就會受到影響。?

ABB公司的專利(WO2011141054A1)提出的一種混合斷路器技術，在主通路上串聯機械開關和電力電子全控器件，另一條旁路由避雷器和壓接IGBT并聯組成，當檢測到故障電流時，旁路上的壓接IGBT全部導通，之后主通路上的電力電子全控器件斷開，機械開關也開始關斷，等到機械開關完全關斷后，壓接IGBT關斷，避雷器接入電路抑制短路電流，這種斷路器開斷速度較快，但是整個旁路的壓接IGBT承受電壓之和必須要大于直流輸電線路初始電壓，這需要大量壓接IGBT串聯，造成整個直流斷路器的成本較高。?

并且上述兩種專利主回路都必須采用全控開關器件與機械開關串聯，導致正常時仍然會有較大的導通損耗。?

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提出一種混合式直流斷路器。本發明具有整體成本低，穩態運行時損耗小的特點，必要時可用半控器件代替初始電流通路上的全控器件，降低正常運行損耗。出現短路故障時本發明無電弧切斷，響應迅速。?

本發明采用的技術方案為：?

一種混合直流斷路器，其特征在于：所述的直流斷路器由第一電流通路和第二電流通路組成。第一電流通路的第一引出端子與第二電流通路的第一引出端子連接作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線路連接，第一電流通路1的第二引出端子與第二電流通路的第二引出端子連接，作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。?

所述的直流斷路器另一種連接方式為：第一電流通路的第一引出端子與第二電流通路的第一引出端子連接后可以與電感一端連接，電感的另一端作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線路連接，?

第一電流通路1的第二引出端子與第二電流通路的第二引出端子連接后也可以與電感一端連接，電感的另一端作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。?

第一電流通路由電力電子開關模塊和機械開關串聯組成。所述的機械開關模塊包括至少一個機械開關串聯組件，所述的電力電子開關模塊包括至少一個的電力電子器件串聯組件。機械開關模塊的一端與電力電子開關模塊的一端連接，機械開關模塊的另一端作為第一電流通路的第一引出端子，與直流輸電線路連接；電力電子開關模塊的另一端作為第一電流通路的第二引出端子，與第二電流阻斷通路的第二引出端子連接作為直流斷路器的第二引出端子。?

第二電流通路由電容單元和級聯型電容子單元投切模塊串聯組成。所述的第二電流通路的電容單元的一端與級聯型電容子單元投切模塊的第一引出端子連接，第二電流通路的電容單元的另一端作為第二電流通路的第一引出端子與電感一端連接，第二電流通路的級聯型電容子單元投切模塊的另一端作為第二電流通路的第二引出端子與第一電流通路的第二引出端子連接。?